Polymorphisme - Médecine AMIENS

UE1 – Cours n°9 – Pr Rochette – 31/01/13
Typ: Joséphine et Maxime / Cor: Franck
P O LY M O R P H I S M E
Toute variation de séquence de l’ADN, qu’elle soit ponctuelle ou qu’elle intéresse une répétition de
séquence (mini/micro satellites = nucléotides répétés) est un polymorphisme si sa fréquence est ≥1, si <1 :
c’est une mutation et non un polymorphisme.
Les polymorphismes sont soit neutres, soit avantageux, soit désavantageux.
L’ADN n’est pas un élément statique. Il est sujet à des modifications (variations transmissibles). Les variations
de séquence sont appelées polymorphismes lorsqu’elles surviennent à une fréquence >0,01 (moins de 1% :
mutations). L’hétérozygotie moyenne de l’ADN humain est d’environ 0,004.
1 base différente pour 230-300 bases entre 2 allèles ou 2 séquences entre 2 individus  d’un individu à
l’autre, il y a une différence entre 2 humaines toutes les 250 à 300 paires de base.
Le polymorphisme affecte toutes les régions de l’ADN :
séquences codantes
introns
ADN répété (mini, microsat…)
Il peut être la conséquence
1. d’une simple substitution de nucléotide: SNP
2. d’une modification d’un site de restriction: cas particulier de SNP (single nucleotide polymorphism)
3. d’une modification de taille d’un motif répété: polymorphisme de longueur.
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Polymorphisme SNP: le Single Nucléotide Polymorphism peut induire une variation de longueur sur un
profil analysé par la méthode de Southern et détectable par une enzyme de restriction.
Intrinsèquement il n’y a pas de variation de longueur et pas de site de restriction mais parce
qu’une mutation crée un site de restriction sur une morceau par exemple de 1000pb, l’enzyme de
restriction coupe en 2 morceaux. Une personne qui n’a pas de polymorphisme aura toujours 1000 pb.
(RFLP)
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Polymorphisme de répétition: microsat, minisat
(VNTR, STR)
RFLP: Restriction Fragment Lenght Polymorphism : Analyse la présence ou l’absence d’un site de restriction
VNTR: variable number tandem repeat  minisatellite
STR: simple tandem repeat  microsatelitte
Les polymorphismes du DNA servent à son analyse.
La séquence d’un locus peut varier d’un individu à l’autre.
RFLP: variation ponctuelle de séquence affectant un site de restriction (+/-) (méthode de Southern, PCR) utile
pour faire des diagnostiques de maladies.
VNTR: minisatellites. Polymorphismes de répétition (nombre de copies différentes d’une séquence répétée >
10 pb x N) ou STR microsatellites (1 à 5 pb x N).
Le polymorphisme (de restriction) (ou de répétition) n’est pas nécessairement la cause de la maladie. Il peut
s’agir d’un polymorphisme marqueur d’une maladie sans qu’il en soit la cause.
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Le fait qu’un polymorphisme soit près d’un gène muté (par exemple), voire de la mutation (le site peut être
dans le gène ou à côté) est utilisé comme marqueur de la maladie. On est dans le domaine du diagnostic
indirect.
RFLP
Un RFLP est défini par un couple: Sonde / Enzyme (southern) ou par un couple taille / enzyme (PCR).
Sa localisation précise, sa variabilité et sa transmission mendelienne lui confèrent un caractère de marqueur
génétique codominant.
Le couple sonde/enzyme se caractérise par: +/- et correspond à des allèles (BI-allélisme).
Ils sont mis en évidence par la méthode de southern ou PCR.
Pour être informatif, le RFLP doit être reconnu par une sonde unique.
Nombre de sites de restriction pour une enzyme donnée reconnaissant un motif hexanucléotidique: 46 = 4096
séquences possibles mais seules 64 combinaisons ont la symétrie palindromique réclamée par les enzymes de
restriction et 41 combinaisons sont reconnues seulement par les enzymes déjà caractérisées.
Donc 1% seulement des polymorphismes par mutation ponctuelle sont détectés par les enzymes de restriction
et constituent des RFLP.
Une séquence palindromique se lie de la même façon de 5’ vers 3’ et de 3’ vers 5’ (ex : RADAR).
Exemple: l’enzyme EcoR1 reconnaît puis hydrolyse :
5’ GAATTC 3’
3’ CTTAAG 5’
Si cette séquence est mutée, l’enzyme EcoR1 ne peut plus hydrolyser l’ADN à cet endroit.
Si par exemple l’enzyme doit couper 3 sites, elle libèrera 2 morceaux A et B. Si le site EcoR1 est muté, l’enzyme
ne coupera pas  il y aura alors 1 morceau AB non coupé.
Si par exemple dans une maladie il y a une mutation qui « annule » un site de restriction, cette méthode
permet d’inventer une méthode de diagnostic.
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On distingue des sites de restriction obligatoires (toujours présents) et des sites de restriction variables.
Chez un individu, sur 100, il y a un site de restriction en plus = polymorphisme qui peut être la cause d’une
maladie et permet l’invention d’une méthode de diagnostic de la maladie.
N = n’importe quel nucléotide
Application indirecte pour faire un diagnostic :
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Lorsqu’il y a une mutation dans le gène qui génère une maladie génétique, on s’aperçoit l’enzyme EcoR1 n’a
pas de site  le morceau sera plus grand.
Plus un polymorphisme est loin du gène muté, moins c’est utilisable, notamment à cause des recombinaisons.
Ceci est valable dans une famille donnée.
Les polymorphismes de variation de longueur
VNTR
Les minisatellites Hypervariables (VNTR)
 Séquences répétitives, dispersées et très polymorphes.
 Il s’ajoute à cette variabilité un taux élevé de mutation.
 Ce sont donc des marqueurs polyalléliques sur tous les chromosomes sauf X et Y.
 La séquence est de type : GGAGGTGGGCAGGA(A/G)G
Et varie de 11 à 16pb, répétée et en tandem.
 Ils permettent d’étudier la ségrégation de nombreux loci.
 La probabilité de rencontrer deux individus non apparentés avec un profil identique de VNR est
<10-20.  Intérêt en médecine légale
Les jumeaux homozygotes auront le même profil génétique.
Les minisatellites
 20-100 pb répétées en tandem (c’est la séquence de 16 qui répétée plusieurs fois) (inverse de
tandem = dispersé : plusieurs nucléotides entre les répétitions / tandem = répétitions à la suite)
 VNTR
 Polymorphisme
 Longueur des répétitions peut varier d’un individu à l’autre.
A et B sont deux marqueurs polymorphes encadrant le gène d’une maladie liée à l’X.
Hypothèse : le gène dont on veut suivre la ségrégation est « lié » à deux marqueurs.
Si on sait repérer A et B, on en déduit la transmission du gène puisqu’à chaque fois qu’on hérite du gène,
on hérite des marqueurs dans une famille donnée.
Imaginons qu’au cours de l’évolution chez les individus qui ont le gène muté, il apparaisse incidemment
une variation de séquence dans le marqueur A, cela permet de repérer la mutation.
Cette variation de séquence peut générer un site de restriction.
Avant l’apparition du site de restriction, la séquence était :
CTGGG
GACCC
- Au cours de l’évolution : Substitution G=>A
o CCTAGG
o GGATCC
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Cela crée un site de restriction pour l’enzyme Bin 1.
Ceci est un hasard/le site de restriction Bin 1 devient le marqueur de la maladie sans en être la cause :
déséquilibre de liaison (association préférentielle d’un site de restriction avec une mutation).
Le site est lié à la maladie, il y a un déséquilibre de liaison : le gène muté responsable de la maladie, est
associé à la présence du site Bin 1 plus souvent que le simple hasard ne le prévoit.
Attention ceci doit être vérifié pour chaque famille.
Le spectre des variations de séquence
La majorité des mutations sont silencieuses (= neutres) ou sont synonymes (= ont le même sens).
Le plus souvent, pas de modification du message si mutation sur la troisième base du codon.
Mutations non synonymes.
Le taux final de mutation de l’ADN codant << aux mutations de l’ADN non codant car 95-99% de l’ADN est
non codant.
Polymorphisme de Répétition.
Sur 200 pb, que des CA. Chez d’autres individus ou sur l’autre chromosome du même individu, il y a
toujours la région de l’ADN encadrée par 2 site Eco R1 mais entre ces deux sites il y a plus de CA. Si avec
une sonde on peut reconnaître cette région de l’ADN, quand on coupe avec EcoR1 et qu’on repère la
région coupée, on trouve 3 possibilités:
- soit l’individu est hmz et sur ses 2 chromosomes il a des CA qui s’étendent sur 300pb, il est BB
homozygote
- s’il est homozygote pour 200 pb, il est AA hmz
- s’il est 200 + 300, il sera AB
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